CN2108117U

CN2108117U - 光电织物纬斜检测器

Info

Publication number: CN2108117U
Application number: CN 92213041
Authority: CN
Inventors: 张炜
Original assignee: Nantong No2 Printing And Dyeing Mill
Current assignee: Nantong No2 Printing And Dyeing Mill
Priority date: 1992-01-04
Filing date: 1992-01-04
Publication date: 1992-06-24

Abstract

一种光电织物纬斜检测器，包括发光头和检测头，检测头中有由柱面透镜、硅光电池、伺服电机及其传动机构组成的光学部件，特点：柱面透镜前装有成像组合透镜，硅光电池装在纬密调节圈上，传动机构中装有基准脉冲发生元件；硅光电池输出经前置放大电路接微机信号处理电路，基准脉冲发生元件输出接微机信号处理电路。微机信号处理电路由8098单片机及附属电路组成。采用无狭缝旋转扫描，可远距离检测，结构简单，调节方便，精度高。

Description

本实用新型涉及纺织技术领域中的织物等的处理，进一步说涉及纺织材料的检验，或者说是涉及机织物纬纱的探纬和自动纠错。

织物在印染加工过程中，由于机械和操作等原因，纬纱所受张力不均，使织物纬纱产生歪斜弯曲变形现象，即纬斜。织物纬斜超过规定标准即为不合格产品，因此需要在线检测纬斜和自动整纬，许多印染厂校正纬斜是靠人工观察、手工操作，由于织物运行速度高，眼睛持续观察很困难。因此自动整纬装置就显得十分必要。自50年代末，德国MAHLO公司研制出第一台光电整纬器后，许多国家相继加以开发，60年代中期后，我国开始引进光电整纬器，国内许多单位也开始仿制和研制光电整纬器。但目前国内现有的光电整纬器使用效果都欠佳。随着大规模集成电路技术的突破和微处理器的发展，国外光电整纬器有了较大改进。1987年意大利“毕扬科”公司与我国合作生产的DIGITEX－80R光电整纬器采用Z80CPU微处理器，性能较过去分立元件和中、小规模集成电路产品有较大改进。

目前已有的光电整纬器，其纬斜检测方法主要分狭缝式和纬密光栅式两种。八字狭缝结构，对狭缝的对称性和元器件的互换性要求较高，检测精度低于旋转狭缝结构。而旋转狭缝结构中的固定狭缝不易随织物纬密变化调节。纬密光栅结构可以改变光栅，以与织物的纬密相适应，但是每一档纬密光栅的不同角度的划分是有限的，因此分辨率难以提高，同时结构复杂，对光电元件性能的一致性要求也较高。无论是狭缝式还是纬密光栅式，都要求检测头离织物的布面很接近，有的甚至是紧贴布面，通常都是毫米级的距离。距离近则容易结垢，另外受水、汽影响也较大。

本实用新型的目的是提供一种结构简单，可远距离检测、精度高、调节方便的光电织物纬斜检测器。

本实用新型的技术解决方案是：一种光电织物纬斜检测器，包括发光头和检测头，检测头中有一个由柱面透镜、硅光电池、伺服电机及其传动机构组成的光学部件，其与现有技术的不同点是：在光学部件中的柱面透镜前装有成像组合透镜，硅光电池装在一个纬密调节圈上，伺服电机的传动机构中装有基准脉冲发生元件；硅光电池输出经一前置放大电路接一微机信号处理电路，基准脉冲发生元件输出信号直接接微机信号处理电路。

本实用新型中的微机信号处理电路由8098单片微机及其附属电路组成。

本实用新型中的前置放大电路中有一个V／I转换电路，其输出经一交流放大电路接至一线性检波电路，线性检波电路输出经一滤波电路接至一阻抗变换电路，阻抗变换电路信号经一限幅电路输出。

本实用新型中的基准脉冲发生元件采用集成开关型霍尔传感器。

本实用新型中的成像组合透镜采用照相放大镜头。

本实用新型的优点是：采用8098单片微机，极大地提高了数据采集、数据处理的速度和精度，使之能够用较为复杂的加权平均判决的数学模型处理采集的数据，并可使用浮点运算，其分辨率仅决定于采样次数，因而输出精度获得了飞跃的提高，8098功能强，速度快，价格低、为提供高性价比的纬斜检测器创造了条件。还由于采用了成像组合透镜，达到了远距离（cm级）检测，从而不容易结垢和受水汽等干扰因素的影响。并且实现了无缝旋转扫描，克服了有缝结构的缺点，但也发扬了单狭缝式扫描的优点，从而保证了性能的有效提高。结构简单，对于不同织物纬密，只要调节一下柱面透镜与硅光电池的距离即可。还可利用8098单片机的串行口，实现多机串行通讯。

以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

图1为本实用新型的一种光电织物纬斜检测器结构原理示意图。

图2为发光头结构示意图。

图3为检测头光学部件结构示意图。

图4为图3中除成像组合透镜外部分的原理结构示意图。

图5为前置放大器电路图。

图6为微机信号处理器电路图。

图1、图2、图3、图4、图5、图6描述了本实用新型的一个实施例。发光头1和检测头2组成了一个光电织物纬斜检测器，待检测的织物11位于发光头1与检测头2之间。检测头2由光学部件3、前置放大器4、微机信号处理电路5等组成。光学部件3中包括成像组合透镜6、柱面透镜7、光电池8、伺服电机及其传动机构9，二个基准脉冲发生元件10与伺服电机及传动机构9装在一起，其产生的信号送至微机信号处理电路5。检测到的织物纬斜情况经微机信号处理电路5处理后输出，供进一步的显示或控制。

图2进一步描述了发光头的详细结构。其中有一个电灯泡21作为光源。电灯泡21前有一块毛玻璃22，毛玻璃22前是由两片单面凸透镜组成的组合透镜23。

图3、图4描述了检测头光学部件的结构。在装有底架36的外壳35中有一个标准照相放大镜头31作为成像组合透镜，当然成像组合透镜也可自行设计或选用其它合适器件，照相放大镜头31与柱面透镜7及内装成像显示板45、硅光电池8的调节圈32相联接，调节圈32后则装有传动机构33和直流伺服电机34。柱面透镜7可选用φ9×50，瞳板42的光孔为φ30；硅光电池8采用1010BR规格，其有效受光面积为0.3×30mm²，响应时间小于45μS，波长范围为320－1050nm，峰值波长为800±50nm；硅光电池8固定在半透明的成像显示板45上，硅光电池8的两个电极通过柔性多股导线与前置放大电路相连接。直流伺服电机34经减速通过由扇形齿轮、拉杆等扫描传动机构33使柱面透镜7和硅光电池8等一起绕着固定的照相放大镜头31的光轴来回旋转摆动±10°的角度。直流伺服电机34的转速可随织物运行速度的变化而变化，以产生跟踪效果。两个集成开关型霍尔传器48、49与直流伺服电机34和传动机构33装在一起，作为基准脉冲发生元件，当柱面透镜7从－10°～＋10°旋转时，在起点和终点处各由一只霍尔传感器发出一个脉冲，并送入微机信号处理器。微机信号处理器及前置放大电路的电路板也固定在该光学部件的外壳35上，形成一个检测头整体。

图5描述了前置放大电路，其由集成电路A1、A2、A3、A4（型号LM353），二极管D51、D52、DW，硅光电池TC，电阻R51、R52、R53、R54、R55、R56、R57、R58、R59、R50，电容C51、C52、C53、C54等元器件组成，形成了V／I转换电路、交流放大电路、线性检波电路，滤波电路、阻抗变换电路和限幅电路等功能部分，并将输出信号送至微机信号处理电路。

图6描述了微机信号处理电路，其包括：8098单片微机、8D锁存器、EPROM2764、RAM6264和D／A缓冲滤波电路等组成。前置放大电路的输出信号和两只霍尔传感器的脉冲输出信号分别送到单片机8098的ACH.4、HSI.0、ACH.7脚，ACH.4接收脉冲幅值模拟信号，HSI.0接收起始角度（－10°）的中断输入请求信号，HCH.7接收终至角度（＋10°）的中断输入请求信号。纬斜角度的模拟量是通过脉宽调制PWM31脚经D／A缓冲电路输出的。单片机8098的XTAL1、XTAL2脚接12M晶振及电容C61、C62、AD8－15脚接集成电路74LS373－1，集成电路74LS373－1与集成电路EPROM2764、RAM6264相连，为通常接法；单片机8098的ALE脚及AD0－7脚按通常接法接集成电路74LS373－2，集成电路74LS373－2按通常接法分别与EPROM2764、RAM6264相连，单片机8098的AD0－7脚也按通常接法与EPROM2764、RAM6264相连接，单片机8098的 RD脚分别与EPROM2764、RAM6264的 OE脚相连，单片机8098的 WR脚则与RAM6264的 WR脚相连；单片机8098的VREF、VCC、VPD、VPP等脚并接＋5V，单片机8098的VSS、 EA、ANGND等脚并接地，单片机8098的PWM脚接一集成电路IC63（型号CD4049），集成电路IC63的输出经一电阻R61、电容C63接集成电路IC64（型号C151）。纬斜角度的模拟量即由集成电路IC64输出。单片机8098的 REST脚接一由集成电路IC61、IC62（型号CD4049），电容C64，电阻R62、R63、R64，开关K等组成的电路。单片机8098及各集成电路的其他引脚的接法可参照通常的接法。

单片机8098由于其性能高于8位微机，所以用来进行信号采集、数据处理、D／A转换等时性能优异，在扫描角度范围内，可采集数千个数据，数据处理采用模糊量到精确量的加权平均判决的方法，数学模型为：

其中

——平均纬斜角度

Un——光电脉冲幅值

n——采集序号

N——总共采集次数

20——±10°的绝对值。

运算采用浮点方法，采集周期数是每次运算时根据规定采集次数NO和实际采集次数N的偏差进行修正，使N趋向于NO的值。由于分辨率仅决定于采集规定值NO，所以精度可以很高。

以检测纬密87根／时（342.5根／100mm）的印染布为例。发光头和纬斜信号检测头与布面的距离分别为130mm和70mm。纬斜信号检测头与布面的距离还可增大，这取决于成像组合透镜的焦距长度，本例是50mm焦距，最大相对孔径为1：3.5。柱面透镜与成像组合透镜的距离为120mm，柱面透镜与硅光电池的距离调整到30mm，在调整时，要求硅光电池的直线与柱面透镜的轴线在一个平面上，纬纱投影落在硅光电池的成像显示板上，成像显示板是半透明的，相当于毛玻璃的作用。使用纬密调节圈根据观察到的纬纱投影进行微调。柱面透镜旋转角度为±10°，对应于微机输出的模拟量为0－5VDC，即0－20°对应0－5VDC。根据织物品种厚薄的情况，可调节直流电源电压。一般织物的纬斜，不但有一边斜的可能，还有弧形斜等可能情况出现。在用于自动整纬时，根据织物幅宽的情况，可配置2、4、6等只检测器。光源电压是由控制器自动根据织物的透光强弱来调节的，具体控制方法可参考现有技术中的类似方法。直流伺服电机也是由控制器根据织物运行速度自动调速，本例采样次数取1000次作为标准（若想提高分辨率则可增大这个数值），每次采样结束后，微机自动修正下次采样周期，以达到接近规定的采样次数，织物速度高，反映到微机的采样周期短，但采样次数基本不变。

纬斜角度的输出有三种具体结构：

1、单片机8098的PWM脚经D／A缓冲滤波电路的输出为0－5VDC，对应0－20°角度即±10°。

2、数字量存放在RAM中，在调试时可增设LED显示器，通过并行通讯，输出角度的数字量。

3、在多机通讯时，例如多个检测器（从机）与一台控制器（主机）之间的串行通讯，可取用存放在RAM中的数字量。

Claims

1、一种光电织物纬斜检测器，包括发光头和检测头，检测头中有一个由柱面透镜、硅光电池、伺服电机及其传动机构组成的光学部件，其特征在于：在光学部件中的柱面透镜前装有成像组合透镜，硅光电池装在一个纬密调节圈上，伺服电机的传动机构中装有基准脉冲发生元件；硅光电池输出经一前置放大电路接一微机信号处理电路，基准脉冲发生元件输出直接接微机信号处理电路。

2、根据权利要求1所述的光电织物纬斜检测器，其特征在于：微机信号处理电路由8098单片微机及附属电路组成。

3、根据权利要求2所述的光电织物纬斜检测器，其特征在于：单片微机附属电路包括8D锁存器、EPROM、RAM、及D／A缓冲滤波电路。

4、根据权利要求1或2、3所述的光电织物纬斜检测器，其特征在于：前置放大电路中有一个V／I转换电路，其输出经一交流放大电路接至一线性检波电路，线性检波电路输出经一滤波电路接至一阻抗变换电路，阻抗变换电路信号经一限幅电路输出。

5、根据权利要求1或2、3所述的光电织物纬斜检测器，其特征在于：基准脉冲发生元件采用集成开关型霍尔传感器。

6、根据权利要求4所述的光电织物纬斜检测器，其特征在于：基准脉冲发生元件采用集成开关型霍尔传感器。

7、根据权利要求1或2、3所述的光电织物纬斜检测器，其特征在于：成像组合透镜采用照相放大镜头。

8、根据权利要求4所述的光电织物纬斜检测器，其特征在于：成像组合透镜采用照相放大镜头。

9、根据权利要求5所述的光电织物纬斜检测器，其特征在于：成像组合透镜采用照相放大镜头。

10、根据权利要求1或2、3所述的光电织物纬斜检测器，其特征在于：硅光电池采用线状结构。